Engineering a Hierarchical Pt/IrO 2 Architecture with Tunable Hydrophilicity and High Conductivity for Ultralow‐Ir‐Loading PEM Water Electrolysis

材料科学 过电位 质子交换膜燃料电池 电导率 接触电阻 纳米技术 化学工程 纳米压印光刻 电解 电极 欧姆接触 多物理 电解水 催化作用 分解水 电阻式触摸屏 制氢 导电体 电流密度 膜电极组件 图层(电子) 光电子学 电催化剂 水运
作者
Shu Dong,Fengru Zhang,Zhouying Yue,Qingqing Cheng,Lianhai Zu,Xiangnan Li,Zhiqing Zou,Guoliang Wang,Hui Yang
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:36 (23) 被引量:1
标识
DOI:10.1002/adfm.202522914
摘要

Abstract The widespread adoption of proton exchange membrane water electrolysis (PEMWE) is hindered by inefficient catalyst utilization, primarily due to poor in‐plane conductivity and mass transport within the catalytic layer (CL). Here, a Pt/IrO 2 hierarchical nanostructured membrane electrode assembly (MEA) is presented that overcomes these limitations via structural and interfacial engineering: nanoimprint lithography constructs tapered arrays decorated with IrO 2 catalysts; ion‐sputtering creates an ultrathin Pt interlayer boosting in‐plane conductivity; and in situ growth of Pt nanoflowers confers tunable hydrophilicity. Such a hierarchical nanostructured MEA decreases charge transfer resistance and ohmic resistance by 30.6% and 21.7%, respectively, and lowers mass transport overpotential by 14.1%, in comparison with the conventional MEA. Multiphysics simulations reveal an accelerated transport of H 2 O, O 2 , and H + . PEMWE integrated with the hierarchical MEA delivers a cell voltage of 1.758 V at a current density of 2.0 A cm −2 and with over 300 h stability at an ultralow Ir loading of 0.096 mg cm −2 . This work establishes a scalable and highly efficient strategy for dramatically reducing Ir loading in PEMWE, offering a promising pathway toward cost‐effective hydrogen production.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
lucky发布了新的文献求助10
刚刚
huhu发布了新的文献求助10
刚刚
2秒前
王多肉完成签到,获得积分10
2秒前
温柔的思枫完成签到,获得积分10
4秒前
积极斑马完成签到,获得积分10
4秒前
赖晨靓完成签到 ,获得积分10
4秒前
4秒前
科研通AI2S应助great7701采纳,获得10
5秒前
打打应助FOXHEDRA采纳,获得10
5秒前
Camellia完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
XXX完成签到,获得积分10
8秒前
坦率的红花完成签到,获得积分10
8秒前
科研通AI2S应助lucky采纳,获得10
9秒前
文静的含蕾应助积极斑马采纳,获得10
9秒前
充电宝应助pan采纳,获得10
10秒前
周一完成签到 ,获得积分10
11秒前
SciGPT应助IO采纳,获得10
11秒前
酷波er应助Ethan采纳,获得10
11秒前
诗谙发布了新的文献求助10
11秒前
12秒前
CipherSage应助高志博采纳,获得10
12秒前
13秒前
十七完成签到 ,获得积分10
14秒前
BG应助小稻草人的小幸运采纳,获得10
15秒前
玄天明月发布了新的文献求助10
15秒前
MillieWang完成签到,获得积分10
15秒前
AireenBeryl531举报裴云求助涉嫌违规
16秒前
17秒前
浮名半生发布了新的文献求助10
18秒前
konya发布了新的文献求助30
20秒前
SRJ发布了新的文献求助10
20秒前
txt发布了新的文献求助10
20秒前
21秒前
黑暗暴龙神完成签到,获得积分10
22秒前
坚定尔曼应助动听妙菱采纳,获得10
22秒前
酷波er应助高大草莓采纳,获得10
23秒前
CipherSage应助稀饭采纳,获得10
23秒前
无语的诗柳完成签到,获得积分10
24秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
内視鏡的に摘除しえた十二指腸乳頭部腫瘍の2例 660
On nonlinear stability of contact discontinuities. In: Hyperbolic problems: theory, numerics, applications (Stony Brook, NY, 1994) 510
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
微电子器件实验教程 400
The Neuroscience of Language 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7678861
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9243993
关于积分的说明 19927136
捐赠科研通 7249724
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3287256
关于科研通互助平台的介绍 2444997
邀请新用户注册赠送积分活动 2290506